Missions

L’agent aura pour mission de mener les travaux de recherche sur le réacteur d’épitaxie Aniset du CRHEA, ainsi que les caractérisations associées (DRX, AFM, microscopie optique et électronique, caractérisation électrique).
L’objectif du projet est d’évaluer le potentiel des films minces de NbN obtenus par épitaxie sur substrat silicium pour la réalisation de circuits quantiques supraconducteurs. Les épitaxies seront réalisées au CRHEA sur un réacteur MBE utilisant l’ammoniac comme source d’azote. Le Niobium est évaporé à partir d’une cellule à canon à électrons. Des substrats de silicium Si(111) 2-3’’ hautement résistifs seront utilisés.
Le projet consistera à fabriquer et caractériser des résonateurs supraconducteurs à partir d’hétérostructures Si/AlN/NbN. On mesurera les pertes, les facteurs de qualité, les résistivités et les inductances cinétiques. On étudiera l’influence de l’épaisseur de la couche de NbN sur ces différentes grandeurs. Il sera particulièrement intéressant d’étudier comment évolue les pertes du résonateur en fonction de la résistivité et donc de l’inductance cinétique. En effet, en utilisant des matériaux épitaxiés de grande qualité structurale, on espère pouvoir augmenter l’inductance cinétique (via la diminution de l’épaisseur de NbN) sans pour autant dégrader significativement le facteur de qualité du résonateur. On étudiera aussi l’effet de l’oxydation de surface de la couche de NbN supraconductrice en implémentant une couche de passivation de surface (silicium amorphe ou AlN épitaxié). L’influence de la stœchiométrie du NbN cubique sera aussi étudiée. La fabrication et la caractérisation des résonateurs supraconducteurs seront réalisées à l’ENS sur des ressources propres. A noter qu’on pourra aussi étudier l’influence du substrat et de la couche buffer AlN en travaillant sur des couches de NbN épitaxiées sur substrat saphir sachant que le saphir est le substrat usuellement utilisé par l’équipe de B. Huard. Le matériau sera caractérisé au CRHEA par microscopie à force atomique et diffraction des rayons X.
Le projet s’intéressera aussi en parallèle à l’hétérostructure NbN/AlN/NbN pour la réalisation d’une Jonction Josephson. Pour cette structure l’ambition est de caractériser finement par microscopie électronique en transmission au CRHEA les interfaces ainsi que la qualité structurales et chimiques des 3 couches. On étudiera l’influence des épaisseurs de la barrière tunnel AlN et des deux électrodes NbN sur la qualité de l’hétérostructure. Le matériau épitaxié permettra de développer au CRHEA un savoir-faire sur les différentes étapes de fabrication de la Jonction Josephson. Ce travail nous permettra d’identifier en amont les potentielles difficultés liées au procédé de fabrication sur cet empilement. Nous étudierons spécifiquement la sélectivité de gravure entre le NbN et l’AlN qui sera évidemment une étape clé dans la fabrication de la Jonction Josephson.

Activités

- Elaborer les structures adaptées par épitaxie par jets moléculaires, et les caractériser
- Interagir avec le partenaire du projet

Compétences

Savoirs / connaissances : Connaissances en physique des semiconducteurs, physique des matériaux ; connaissance dans le domaine de l’ultravide et de la caractérisation des matériaux ; niveau d’anglais suffisant pour interagir avec des collègues non francophones.

Contexte de travail

Le poste s’inscrit dans le cadre d’un projet qui ambitionne d’évaluer le potentiel des films minces de NbN obtenus par épitaxie sur substrat silicium pour la réalisation de circuits quantiques supraconducteurs. Ce projet va permettre d’établir une collaboration entre le CRHEA (équipes SEMI et QUANTIC) et l’ENS Lyon (Groupe Circuits Quantiques) sur une thématique extrêmement dynamique.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.